基于浮动车数据的城市交通状态判别与行程时间计算

摘要

本研究以国家高技术研究发展计划（863计划）目标导向型课题“城市交通状态智能预报与管理支持系统（2008AA11Z205）”为依托，围绕基于浮动车数据（Floating Car Data，FCD）的交通状态提取与预测关键理论与实现技术展开研究，以学术意义和实用价值并重为原则，在浮动车数据处理及基础分析，基于FCD的交通状态判别模型与算法研究、行程时间计算与预测研究、交通信息服务系统实现研究等方面取得了以下成果和结论：
　　 1.从基础机理出发，定性、定量分析了浮动车数据特征及其反映出来的交通运行特性，作为FCD数据利用的参考方法和基本理论依据。
　　 2.从交通状态参数定量估计、交通系统状态定性判别两个层面，分逻辑上独立的两个步骤研究了基于FCD的交通状态提取方法。
　　 3.交通状态参数定量估计过程中，根据置信“快”“新”数据的思想，提出了一种平均车速计算方法。
　　 4.从数据挖掘层面研究了浮动车在路段“距离-速度-时间”三者关系的历史数据库模型，并基于其研究了路段行程时间的计算与预测方法。
　　 5.从系统开发层面，分析了基于FCD的交通信息服务系统需求分析、系统的主要功能、总体结构，以及数据库设计，包括数据的总体结构、数据的保障设计等，面向不同软件结构与应用媒介，设计实现了其基本模式。
　　 6.以杭州市FCD数据为应用数据源，配合研究依托的课题项目，开发了基于FCD的交通状态信息服务模块。
　　 本研究基于FCD的交通状态提取与预测模型和算法成果是对FCD利用理论的丰富；实现层面基于FCD的城市交通信息服务系统研究，能够为面向出行者与管理者的集中和分布模式的城市交通信息服务系统应用开发提供参考。

目录

文摘

英文文摘

插图清单

附表清单

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 现实需求背景

1.1.2 理论需求背景

1.1.3 技术发展背景

1.2 研究目的及意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 理论意义与实用价值

1.3 研究定位与对象界定

1.3.1 研究定位

1.3.2 对象界定

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法与技术路线

1.5 研究报告章节结构

2 研究及应用现状综述

2.1 ITS与ATIS的形成与发展

2.1.1 ITS的产生与发展

2.1.2 ATIS的形成与发展

2.2 浮动车交通信息采集系统

2.3 基于FCD的交通状态参数估计

2.3.1 国外研究综述

2.3.2 国内研究综述

2.4 基于FCD的交通信息服务系统应用

2.5 综合述评及本文切入点

2.6 本章小结

3 浮动车数据及交通特性分析

3.1 浮动车数据预处理

3.1.1 浮动车数据来源与格式

3.1.2 浮动车及GIS数据预处理

3.1.3 FCD预处理流程与方法

3.2 浮动车数据特性分析

3.3 浮动车交通特性分析

3.3.1 覆盖特性

3.3.2 速度特性

3.3.3 运营特性

3.3.4 延误特性

3.4 本章小结

4 基于FCD的城市交通状态判别及其评价

4.1 基于FCD的城市交通状态判别系统方法

4.2 GPS/GIS数据匹配算法

4.2.1 地学数学建模与计算

4.2.2 特殊条件判断

4.3 基于FCD的交通状态参数估计算法

4.3.1 算法思想及原理

4.3.2 车速配权优化

4.3.3 交通状态参数估计融合模型

4.4 基于FCD的交通状态判别逻辑与算法

4.5 基于历史状态数据的交通状态预测

4.5.1 算法思想及原理

4.5.2 交通状态预测模型

4.6 交通状态判别算法验证及评价

4.6.1 评价方法

4.6.2 评价流程

4.6.3 评价案例

4.7 本章小结

5 基于FCD的行程时间计算与预测模型

5.1 基于FCD的距离-速度-时间关系

5.2 行程时间计算与预测流程

5.3 SVT历史时空数据结构设计

5.3.1 历史数据库分类

5.3.2 历史数据表建立

5.3.3 历史数据优化机制设计

5.4 基于FCD的行程时间计算与预测模型

5.5 行程时间计算与预测程序

5.6 行程时间计算与预测验证与评价

5.6.1 验证方法

5.6.2 评价案例

5.7 本章小结

6 基于FCD的城市交通信息服务系统设计及实现

6.1 系统需求分析

6.1.1 系统目标

6.1.2 系统用户

6.1.3 功能需求

6.2 系统总体设计

6.2.1 系统功能组成

6.2.2 系统逻辑结构

6.2.3 系统物理结构

6.2.4 系统环境设计

6.3 数据库设计

6.3.1 数据库组成

6.3.2 数据流程设计

6.3.3 数据保障设计

6.4 系统实现

6.4.1 系统应用实现模式

6.4.2 系统基本功能

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 研究工作总结

7.1.1 主要研究成果

7.1.2 主要创新点

7.2 研究工作展望

参考文献

附录

A GIS/GPS匹配算法部分源代码

B 交通状态参数估计与状态判别部分源代码

C 行程时间计算与预测部分源代码

致谢

博士后个人简历

博士生期间发表的学术论文、专著、重要科研成果

博士后期间发表的学术论文、专著、重要科研成果

永久通信地址